[发明专利]一种不含重稀土元素的低矫顽力温度系数高温用钐钴永磁材料及制备方法

说明书

本发明涉及钐钴永磁材料领域，公开了一种不含重稀土元素的低矫顽力温度系数高温用钐钴永磁材料及制备方法，钐钴永磁材料的表达式为：Sm(Co_{1‑x‑y‑v}Fe_xCu_yZr_v)_z，其中x=0.08~0.13，y=0.1~0.18，v=0.03~0.04，z=6.30~6.89；z为过渡族元素Co、Fe、Cu、Zr与稀土元素Sm的原子比。本发明通过优化钐钴永磁的合金配比及优化制备工艺（尤其是烧结及时效工艺），最终制备出具有低矫顽力温度系数和高温磁性能稳定性，且使用温度高达500℃的钐钴永磁材料，可满足高温高精度的使用要求，弥补了市场空白。

技术领域

本发明涉及钐钴永磁材料领域，尤其涉及一种不含重稀土元素的低矫顽力温度系数高温用钐钴永磁材料及制备方法。

背景技术

近年来随着高温力矩马达、新一代飞行系统及元器件的应用，对永磁材料的高温应用条件不断提高，要求使用温度大于400℃。Sm(CoFeCuZr)z永磁因具有较大的各向异性场和高的居里温度，因此成为开发高温永磁材料的首选。

传统的Sm(CoFeCuZr)z永磁体的最高使用温度仅为300℃左右，当温度超过300℃左右时，其退磁曲线不再是线性，无法满足更高温度下的使用。Sm(Co，Fe，Cu，Zr)z高温永磁体的矫顽力在高温下较低，一直是制约高温稀土永磁材料应用的最关键因素。目前国内外已发表关于高温钐钴永磁材料的相关文献很多，但是对于如何降低矫顽力温度系数的控制机制研究较少。

授权公告号为CN107564645B的中国专利公开了可通过添加铒(Er)和镧(La)等稀土元素获得一种高温用钐钴永磁材料，不仅使材料成本提高，同时仅将使用温度提高到400℃。但是该专利添加有重稀土元素，会大大增加原料成本。

授权公告号为CN108039258B的中国专利通过优化铸锭组织，制备出了无Zr₆(FeCo)₂₃相的组织结构均匀的钐钴永磁体，但其矫顽力温度系数较高，大于等于0.14％/℃。

申请公布号CN105427988A的中国专利公开了一种通过在磁体表面添加陶瓷保护层的方法制备耐高温钐钴永磁体，但其并未明确说明其高温矫顽力值，同时陶瓷表层也限制了磁体材料的使用范围。

发明内容

为了解决现有技术中钐钴永磁体矫顽力温度系数过高(随使用温度升高，矫顽力下降较快)这一技术问题，本发明提供了一种不含重稀土元素的低矫顽力温度系数高温用钐钴永磁材料及制备方法，本发明通过优化钐钴永磁的合金配方及优化制备工艺(尤其是烧结及时效工艺)，最终制备出具有低矫顽力温度系数和高温磁性能稳定性，且使用温度高达500℃的钐钴永磁材料，可满足高温高精度的使用要求，弥补了市场空白。

本发明的具体技术方案为：一种不含重稀土元素的低矫顽力温度系数高温用钐钴永磁材料，所述钐钴永磁材料的表达式为：Sm(Co_1-x-y-vFe_xCu_yZr_v)_z，其中x＝0.08～0.13，y＝0.1～0.18，v＝0.03～0.04，z＝6.30～6.89；z为过渡族元素Co、Fe、Cu、Zr与稀土元素Sm的原子比。

Sm(Co_1-x-y-vFe_xCu_yZr_v)_z属于畴壁钉扎型磁体，其矫顽力机理是胞壁钉扎畴壁机制。因此，本发明通过金属选择及配比优化，控制胞壁相的形成，从而控制永磁体的显微组织与矫顽力的作用关系，最终得以制备出具有低矫顽力温度系数和高温磁性能稳定性，且使用温度高达500℃的钐钴永磁材料。本发明的钐钴永磁材料在25～500℃的矫顽力温度系数β为-0.096～-0.109％/℃。

具体地，本发明中磁体所包含的各主要元素的作用如下：